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BÜCHER UND ARTIKEL
Das Bucklige Grab wird korrigieren ...
Verzeichnis / Die Kunst des Audios Das Problem bei Car-Audio ist die Resonanz des Innenraums, die sich in einem charakteristischen „Brummen“ einiger Basstöne äußert. Frequenzgangmessungen zeigen einen „Buckel“ im Bereich von 120 bis 160 dB bei Frequenzen von 3 bis 8 Hz. Um den „Buckel“ zu korrigieren, wird am häufigsten ein Equalizer verwendet, aber diese Lösung ist nicht so einfach, wie es auf den ersten Blick scheint. Ein professionelles, hochwertiges Gerät kostet dementsprechend und die Einrichtung ist keine leichte Aufgabe, die Erfahrung und Messgeräte erfordert. Wenn Sie ein preisgünstiges Modell verwenden, ist es unwahrscheinlich, dass sich die Klangqualität verbessert. Zwei bis drei Dutzend Allzweck-Operationsverstärker können nur Klangerinnerungen hinterlassen. Daher ist der Wunsch, auf einen Equalizer zu verzichten, für jeden verständlich, der kreativ an der Installation arbeitet. Nehmen wir das Unglaubliche an – dass alle Frequenzgangmängel durch die ausgewählten Komponenten und den sorgfältigen Einbau überwunden wurden und nur eine unzerstörbare Resonanz übrig bleibt. Selbst mit Komponenten höchster Qualität ist dieses Problem nicht einfach zu lösen. Der erste und naheliegendste Weg besteht darin, die Übergangsfrequenzen des Subwoofers und der restlichen Akustik zu trennen. In diesem Fall reproduziert der Subwoofer Frequenzen unter 120 Hz und der Rest der Akustik über 180 Hz. Diese Angaben sind Näherungswerte und hängen von der Größe der Kabine und den Merkmalen der jeweiligen Installation ab. Da bei seriösen Installationen mindestens Frequenzweichen zweiter Ordnung zum Einsatz kommen, sind die Frequenzgangabfälle recht steil und der Bandabstand klein. Dadurch muss der Subwoofer ein breites Frequenzband wiedergeben und das Problem des „hinteren“ Basses tritt in seiner ganzen Pracht auf. Der Schweif wurde herausgezogen, die Mähne blieb hängen... Die Lösung wurde dort gefunden, wo niemand danach suchte, sondern wir müssen von weitem beginnen – bei der Schaltung. Um ausstattungsmäßig mit den „großen Brüdern“ mithalten zu können, sind Verstärker der Budget-Serie längst von einer festen Grenzfrequenz der eingebauten Frequenzweiche auf eine sanfte Abstimmung umgestiegen. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie variable Widerstände einsparen. Um einen Filter zweiter Ordnung in einer Stereoversion abzustimmen, benötigen Sie einen vierteiligen variablen Widerstand mit guter Widerstandsanpassung und in einigen Fällen auch mit unterschiedlichen Teilwiderständen. Wenn das Ding nicht maßgeschneidert ist, dann ist es zumindest kein Konsumgut. Daher begann man mit der Verwendung konventioneller Zweiteilerfilter und überarbeitete entsprechend den Filterkreislauf.
Auf diese Weise kamen Filter mit variabler Steilheit auf den Markt, bei denen nur eine ihrer Verbindungen neu aufgebaut wird. Nach preisgünstigen Verstärkern tauchten solche Filter auch in Mittelklassemodellen auf. Als Beispiel sehen Sie hier einen Ausschnitt der eingebauten Frequenzweiche des Hifonics Mercury-Verstärkers (Abb. 1). Die Schaltung ist einfach – ein passiver Hochpassfilter erster Ordnung, der über den gesamten Bereich abstimmbar ist, und zusätzlich dazu – ein aktiver Filter zweiter Ordnung, der auf die extreme Frequenz des Bereichs abgestimmt ist, also insgesamt – ein dritter -Order-Filter. Aber im Gegensatz zur klassischen Version ändert sich bei einer Änderung der Grenzfrequenz auch die Form des Frequenzgangs des Filters. Auf den ersten Blick ist dies ein Mangel, eine Abweichung vom Kanon. Aber wenn man es dialektisch angeht, sind Vorteile eine Fortsetzung von Nachteilen. Schauen wir uns den Frequenzgang an (Abb. 2).
Die Grafik zeigt in Schwarz den Frequenzgang des Subwoofer-Kanals bei einer Grenzfrequenz von 80 Hz und den Frequenzgang des Hochpassfilters in den beiden Extremstellungen des Reglers. Und blau ist der resultierende Frequenzgang in einer seiner Zwischenpositionen. Das Ergebnis ist offensichtlich: Im für uns interessanten Bereich um 150 Hz ist ein Einbruch in der erforderlichen Größenordnung aufgetreten. Gleichzeitig blieb das Frequenzband des Subwoofers im vertretbaren Rahmen und man musste sich keine Sorgen um den „hinteren“ Bass machen. Und die Wölfe werden gefüttert und die Schafe sind in Sicherheit. Darüber hinaus ist im Arbeitsbereich des Links erster Ordnung der Phasenfrequenzgang deutlich besser als der eines klassischen Filters dritter Ordnung. Schaut man sich die Testergebnisse verschiedener Publikationen an, so findet man ähnliche Frequenzgänge bei den meisten modernen Frequenzweichen und Verstärkern der unteren und mittleren Preisklasse. Die Schlussfolgerung ist auch ohne Öffnung eindeutig - in ihrem Design werden Filter mit variabler Neigung verwendet. Hier ist ein Beispiel dafür, wie die Vereinfachung eines Designs seine Qualität verbessert und seinen Anwendungsbereich erweitert hat. Allerdings sind die Korrekturmöglichkeiten mit dieser Methode begrenzt, sodass es noch zu früh ist, um vom Aussterben der Equalizer zu sprechen. Aber um eines „Buckels“ willen einen ganzen Ausgleicher zu installieren, ist wie das Abfeuern von Spatzen aus einer Kanone. Anstelle eines Equalizers ist es besser, einen Notch-Filter zu verwenden, der auf eine Frequenz von 140...160 Hz eingestellt ist. Das Diagramm des einfachsten passiven Filters basierend auf einer invertierten Wien-Brücke ist in Abb. dargestellt. 3. Der Filterqualitätsfaktor ist klein, sodass keine Feinabstimmung erforderlich ist.
Der Filter wird zwischen den linearen Ausgang der Quelle und den Eingang des Verstärkers geschaltet. Es ist zweckmäßig, die Kapazität der Kondensatoren gleich 0,1 μF zu wählen, der Widerstandswert der Widerstände beträgt 10...12 kOhm. Bei Verwendung kleiner Teile kann es in einem männlichen Cinch-Gehäuse untergebracht werden. Dieses Design hat nur einen Vorteil – Einfachheit. Es gibt noch viele weitere Nachteile: Der Korrekturgrad ist in den meisten Fällen unzureichend und die Eigenschaften hängen von der Ausgangsimpedanz der Quelle und der Eingangsimpedanz des Verstärkers ab. Um die Mängel zu beseitigen, muss der Filter aktiviert werden. Die Hauptbedingung bei der Entwicklung der Schaltung war Einfachheit und hohe Qualität des Signals. Daher wurden Mikroschaltungen entschieden abgelehnt – diskrete Elemente sind unter solchen Bedingungen vorzuziehen. Das beste Verstärkungselement für eine einfache Schaltung ist ein Feldeffekttransistor. Neben dem hohen Eingangswiderstand hat der Feldeffekttransistor eine linearere Kennlinie als der Bipolare, der Klang wird warm und „röhrenartig“. In einfachen Schaltkreisen kann zwar ein Nachteil von Feldeffekttransistoren auftreten - eine große Streuung der Parameter. Dies lässt sich jedoch leicht umgehen: Es reicht aus, im Design Transistoren aus derselben Charge zu verwenden – innerhalb der Verpackung ähneln sie sich, wie Zwillinge.
Die aktive Filterschaltung für einen Kanal ist in Abb. 4 dargestellt. 2. Die erste Stufe ist ein Split-Load-Verstärker. Seine Aufgabe ist es, gegenphasige Spannungen zu erzeugen, um die C3C4R5R3-Filtereinheit mit Strom zu versorgen. In der rechten Schalterstellung gemäß Diagramm ist dies das zuvor betrachtete Filter mit einer Dämpfung von etwa 5 dB. In der linken Position des Schalters werden dem Filter gegenphasige Spannungen zugeführt, und die Dämpfung bei der Abstimmfrequenz steigt auf 6 ... 2 dB. Der genaue Dämpfungswert hängt von den Eigenschaften des Transistors und dem Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände R3 und R8 ab. Wenn Sie sie gleich machen, ist die Dämpfung maximal (3 dB), aber das Ausgangssignal wird relativ zum Eingang um 4 ... XNUMX dB gedämpft. Das Diagramm zeigt die optimale Variante der Stückelungen. Die Ausgangsstufe ist ein herkömmlicher Emitterfolger. Seine Aufgabe ist es, den Einfluss der Belastung auf die Eigenschaften des Filters zu eliminieren. Kondensator C5 und Diode VD1 - ein Leistungsfilter, der zwei Kanälen gemeinsam ist. Der Filter wird direkt vom Remote-Ausgang des Hauptgeräts mit Strom versorgt, da der Strom, der über zwei Kanäle verbraucht wird, 10 mA nicht überschreitet. Zusätzlich zu den im Diagramm angegebenen Transistoren KP303V (VT1), KT3102 mit einem beliebigen Buchstaben (VT2) können verwendet werden. Die Diode VD1 kann jedes Low-Power-Silizium verwenden. Elektrolytkondensatoren müssen eine Betriebsspannung von mindestens 16 V haben. Die Art der anderen Teile ist nicht kritisch und, wie sie vor einem halben Jahrhundert schrieben, "hängt vom Geschmack und den Fähigkeiten des Funkamateurs ab". Das Gehäuse muss aus Metall sein, sonst müssen Sie es innen mit einer Kupferfolienabschirmung versehen und an einen gemeinsamen Draht anschließen. Das Einrichten eines Schemas ist einfach. Nachdem Sie die Installation überprüft haben, müssen Sie sie mit Strom versorgen und die konstante Spannung relativ zum gemeinsamen Draht am Emitter des Transistors VT2 messen. Sie sollte zwischen 50 und 70 % der Versorgungsspannung liegen und möglichst in beiden Kanälen dicht beieinander liegen. Ist dies nicht der Fall, müssen Sie den Widerstandswert des Widerstands R3 innerhalb von 1,2 ... 1,8 kOhm wählen. Der Widerstandswert dieser Widerstände in beiden Kanälen muss gleich sein, dies ist eine wichtigere Bedingung als die Gleichheit konstanter Spannungen am Ausgang. Der Eingangswiderstand des Filters beträgt ca. 100 kOhm, die Eingangsspannung sollte 1,5 V nicht überschreiten - sonst kann es zu Verzerrungen kommen. Wenn die Spannung am Line-Ausgang der Quelle höher ist, muss am Filtereingang ein Spannungsteiler hinzugefügt werden (ein 100-kΩ-Widerstand in Reihe mit dem Kondensator C1). In diesem Fall müssen Signalverluste durch Anpassung der Empfindlichkeit des Verstärkers kompensiert werden. Da die Eingangsimpedanz sehr hoch ist, ist es besser, das Filter in der Nähe der Signalquelle zu installieren, um Eingangsstörungen zu vermeiden. Die Ausgangsimpedanz des Filters beträgt etwa 50 Ohm, was viel weniger ist als die der meisten Autoradios. Dadurch wird der Einfluss der Parameter des Verbindungskabels eliminiert, so dass der Filter gleichzeitig die Funktionen eines Anpassungsgeräts erfüllt.
Der Frequenzgang des Filters ist in Abb. 5 dargestellt. Das ist nicht mehr nur ein Filter, sondern ein echter „Ambient Equalizer“. Ein Gerät mit diesem Namen und einem sehr ähnlichen Frequenzgang wird in McIntosh-Verstärkern der Spitzenklasse verwendet, aber die Schaltung ist dort komplizierter ... Veröffentlichung: www.bluesmobil.com/shikhman
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